工程力学（静力学与材料力学） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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单辉祖，谢传锋 编

图书标签:

• 工程力学
• 静力学
• 材料力学
• 力学
• 工程
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• 理工科
• 基础学科
• 高等教育

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040130881

版次：1

商品编码：12273880

包装：平装

开本：16开

出版时间：2004-01-01

用纸：胶版纸

页数：384

字数：470000

正文语种：中文

内容简介

　　《工程力学（静力学与材料力学）》是“教育科学‘十五’国家规划课题研究成果”。是在面向21世纪课程教材《静力学》和《材料力学》（Ⅰ，Ⅱ）的基础上，根据“高等学校工科本科工程力学基本要求”编写而成的。该书紧扣“教学基本要求”，力求使工程所需基础简单明显，在内容选取上采取精简内容、突出重点等办法，以适应不同地区、不同院校对工程力学课程的要求，满足高校应用型人才培养的要求。全书概念严密、简明扼要、语言流畅易懂。与同类其他教材相比，该书的特点是着眼于培养学生的综合素质和能力。全书分静力学与材料力学两篇。静力学篇包括静力学基本概念、汇交力系、力偶系、平面任意力系、空间任意力系与静力学专题等6章。材料力学篇包括绪论、轴向拉伸与压缩、扭转、弯曲内力、弯曲应力、弯曲变形、应力状态分析、复杂应力状态强度问题、压杆稳定与疲劳强度等10章。
　　《工程力学（静力学与材料力学）》可作为高等学校工科本科非机、非土类各专业少学时工程力学课程的教材，也可供高职高专与成人高校师生及有关工程技术人员参考。

内页插图

目录

引言
第一篇 静力学
第一章 静力学基本概念与物体受力分析
1-1 静力学基本概念
1-2 约束和约束力
1-3 受力图
思考题
习题

第二章 汇交力系
2-1 汇交力系的合成
2-2 汇交力系的平衡条件
思考题
习题

第三章 力偶系
3-1 力对点之矩矢
3-2 力对轴之矩
3-3 力偶矩矢
3-4 力偶的等效条件和性质
3-5 力偶系的合成
3-6 力偶系的平衡条件
思考题
习题

第四章 平面任意力系
4-1 力的平移
4-2 平面任意力系向一点简化
4-3 平面任意力系的平衡条件
4-4 刚体系的平衡
4-5 静定与静不定问题的概念
思考题
习题

第五章 空间任意力系
5-1 空间任意力系的简化
5-2 空间任意力系的平衡条件
思考题
习题

第六章 静力学专题——桁架·摩擦·重心
6-1 桁架
6-2 摩擦
6-3 重心
思考题
习题

第二篇 材料力学
第七章 绪论
7-1 材料力学的研究对象
7-2 材料力学的基本假设
7-3 外力与内力
7-4 正应力与切应力
7-5 正应变与切应变
思考题
习题

第八章 轴向拉伸与压缩
8-1 引言
8-2 轴力与轴力图
8-3 拉压杆的应力与圣维南原理
8-4 材料在拉伸与压缩时的力学性能
8-5 应力集中概念
8-6 失效、许用应力与强度条件
8-7 胡克定律与拉压杆的变形
8-8 简单拉压静不定问题
8-9 连接部分的强度计算
8-10 应变能概念
思考题
习题

第九章 扭转
9-1 引言
9-2 动力传递与扭矩
9-3 切应力互等定理与剪切胡克定律
9-4 圆轴扭转横截面上的应力
9-5 极惯性矩与抗扭截面系数
9-6 圆轴扭转破坏与强度条件
9-7 圆轴扭转变形与刚度条件
9-8 非圆截面轴扭转简介
思考题
习题

第十章 弯曲内力
10-1 引言
10-2 梁的计算简图
10-3 剪力与弯矩
10-4 剪力、弯矩方程与剪力、弯矩图
10-5 剪力、弯矩与载荷集度间的微分关系
10-6 非均布载荷梁的剪力与弯矩
思考题
习题

第十一章 弯曲应力
11-1 引言
11-2 对称弯曲正应力
11-3 惯性矩与平行轴定理
11-4 对称弯曲切应力
11-5 梁的强度条件
11-6 梁的合理强度设计
11-7 双对称截面梁的非对称弯曲
11-8 弯拉（压）组合
思考题
习题

第十二章 弯曲变形
12-1 引言
12-2 挠曲轴近似微分方程
12-3 计算梁位移的积分法
12-4 计算梁位移的叠加法
12-5 简单静不定梁
12-6 梁的刚度条件与合理刚度设计
思考题
习题

第十三章 应力状态分析
13-1 引言
13-2 平面应力状态应力分析
13-3 极值应力与主应力
13-4 复杂应力状态的最大应力
13-5 广义胡克定律
13-6 复合材料应力应变关系简介
思考题
习题

第十四章 复杂应力状态强度问题
14-1 引言
14-2 关于断裂的强度理论
14-3 关于屈服的强度理论
14-4 弯扭组合与弯拉（压）扭组合
14-5 承压薄壁圆筒的强度计算
14-6 含裂纹构件断裂失效概念
思考题
习题

第十五章 压杆稳定问题
15-1 稳定性概念
15-2 临界载荷的欧拉公式
15-3 中、小柔度杆的临界应力
15-4 压杆稳定条件与合理设计
思考题
习题

第十六章 疲劳强度问题
16-1 循环应力与疲劳破坏
16-2 S-N曲线与材料的疲劳极限
16-3 影响构件疲劳极限的主要因素
16-4 对称循环应力下的疲劳强度计算
16-5 累积损伤概念
思考题
习题

附录A 常用材料的力学性能
附录B 常见截面的几何性质
附录C 非圆截面杆扭转
附录D 梁的挠度与转角
附录E 型钢表
参考文献
习题答案

索引
Synopsis
Contents

前言/序言

　　本书属于教育科学“十五”国家规划课题研究成果。
　　本书由静力学与材料力学两部分组成。
　　静力学部分包括静力学基本概念、汇交力系、力偶系、平面任意力系、空间任意力系与静力学专题等六章。
　　材料力学部分包括绪论、轴向拉伸与压缩、扭转、弯曲内力、弯曲应力、弯曲变形、应力状态分析、复杂应力状态强度问题、压杆稳定与疲劳强度等十章。
　　为便于学习，每章后均附有思考题与习题，并在附录中给出了答案。
　　静力学与材料力学部分分别由北京航空航天大学谢传锋与单辉祖编写。谢传锋主编的《静力学》、单辉祖编著的《材料力学》（工）与《材料力学》（Ⅱ），被评为“面向21世纪课程教材”与“普通高校“九五”国家级重点教材”。本书是在上述教材的基础上，根据高等工业院校《工程力学教学基本要求》编写而成。
　　本书承大连铁道学院陶学文教授审阅，提出了许多精辟而中肯的意见。在编写过程中，北京航空航天大学吴鹤华教授对材料力学部分进行了仔细校订，谨此一并致谢。
　　由于编者水平有限，书中难免存在一些不足之处，希望读者批评指正。

好的，这是一本针对特定读者群体的图书简介，旨在吸引那些需要深入了解工程材料性能与结构分析的专业人士或高级学习者。 --- 《现代结构材料行为与先进分析方法》 内容提要： 本书旨在为结构工程、材料科学以及机械设计领域的专业人士和高级研究人员提供一套全面、深入且前沿的理论框架与实践指导。本书聚焦于工程结构中关键材料的微观-宏观性能关联、先进力学模型的构建，以及在复杂载荷条件下的精确预测与评估技术。 本书摒弃了基础静力学和传统材料力学中的普适性概念介绍，直接切入当代工程面临的挑战，如极端环境载荷、新型复合材料的非线性响应以及结构在长期服役中的退化机制。全书内容围绕先进材料本构理论、多尺度建模技术、疲劳与断裂的细观力学视角，以及计算力学中的高级应用展开。 第一部分：高级材料本构关系与本构模型 本部分深入探讨了工程中最常用的结构材料——金属合金、高性能复合材料和先进陶瓷——在不同应力状态下的本构行为。 1. 弹性与塑性理论的拓展： 重点讲解了各向异性材料的广义胡克定律、超弹性体的能量密度函数（如Mooney-Rivlin和Ogden模型）及其在橡胶和软组织模拟中的应用。针对金属材料，详细阐述了基于微观晶体塑性（Crystal Plasticity）的宏观塑性模型推导，特别是应变梯度理论（Strain Gradient Theory）如何修正传统塑性理论在小尺度效应下的不足。 2. 粘弹性与粘塑性： 针对聚合物和沥青类材料，我们采用连续介质力学框架，系统介绍了粘弹性本构模型的时温等效原理（Time-Temperature Superposition Principle, TTSP）及其在蠕变和松弛分析中的应用。粘塑性部分则聚焦于金属在高温或高速变形下的流动法则，如Norton-Hoff模型及其在热机械耦合分析中的精确表征。 3. 损伤力学与本构模型的退化： 区别于简单的应力-应变曲线分析，本章引入了连续介质损伤力学（Continuum Damage Mechanics, CDM）。详细推导了基于等效塑性应变或能量释放率的损伤变量演化方程，展示了如何将材料的刚度退化与微裂纹的萌生和扩展直接关联起来，特别是对于混凝土和纤维增强复合材料（FRP）。 第二部分：多尺度建模与界面行为分析 现代结构往往由多种材料组成，其性能高度依赖于材料间的界面特性。本部分致力于弥合微观结构与宏观性能之间的鸿沟。 1. 细观力学与均质化方法： 详细介绍了如何通过周期性边界条件（Periodic Boundary Conditions, PBC）对复合材料的基体和增强相进行建模。重点讲解了自洽模型（Self-Consistent Scheme, SCS）和 Mori-Tan 模型在预测有效介质刚度张量时的适用性与局限性。对于随机取向的纤维或颗粒增强材料，将引入蒙特卡洛模拟方法来评估统计学上的不确定性。 2. 界面脱粘与接触力学： 界面行为是复合结构失效的关键。本节深入探讨了基于内聚力模型（Cohesive Zone Models, CZM）的界面本构关系，用于模拟纤维/基体脱粘、层间裂纹的萌生与扩展。同时，对接触面上的摩擦定律进行了高级分类（如Coulomb摩擦模型、速度依赖性摩擦模型），并将其应用于复杂装配结构中的接触应力分析。 3. 数值实现与数值稳定性： 针对上述复杂本构模型的数值实现，本书提供了在有限元（FE）框架下，如何构建精确且稳定的切线刚度矩阵（Tangent Stiffness Matrix）的详细指南，确保非线性迭代过程的收敛性，特别是处理强非线性和材料刚度突变的情况。 第三部分：疲劳、断裂与结构寿命评估 本部分侧重于结构在循环载荷下的长期可靠性评估，超越了传统的静载安全系数设计范畴。 1. 先进疲劳寿命预测： 区别于传统的S-N曲线，本书采用基于应变和能量的疲劳判据。详细阐述了Coffin-Manson关系在低周疲劳（LCF）中的应用，以及Morrow修正模型在考虑平均应力效应时的改进。对于高周疲劳（HCF），将重点讲解基于应力幅的线性累积法则（Miner法则）的局限性，并引入了基于损伤积累的概率疲劳模型。 2. 断裂韧性与裂纹扩展动力学： 深入分析了线弹性断裂力学（LEFM）的局限性，特别是对于厚截面和高韧性材料。重点介绍弹塑性断裂力学（EPFM）中的关键参数，如J积分（J-Integral）的计算及其在评估裂纹尖端塑性区能量释放率上的优越性。对于动态载荷下的裂纹扩展，将引入应力强度因子历史效应和高速断裂的本构描述。 3. 剩余寿命预测与健康监测： 将结构疲劳分析与实时监测数据相结合，探讨了基于残余刚度或残余声发射信号的结构健康监测（SHM）技术如何反演材料的损伤程度。引入基于概率的寿命预测方法，为结构资产管理提供量化风险评估工具。 目标读者： 结构工程师、材料科学家和机械设计专家。 从事复合材料、先进金属结构、土木工程结构抗震研究的研究生及博士后。 需要掌握非线性有限元分析和高级本构建模的CAE工程师。 本书的深度和广度要求读者已具备扎实的固体力学基础和熟悉经典材料力学概念，是通往高级工程分析实践的桥梁。

评分☆☆☆☆☆

初次翻阅《工程力学（静力学与材料力学）》，我最直观的感受是它的结构设计非常合理。静力学部分，从基础的力的概念到复杂的空间受力分析，层层递进，逻辑清晰。书中对静力学基本原理的阐述，比如力的独立性原理、力的平移原理等，都非常透彻，并且配有相关的示意图，帮助读者快速建立对这些基本概念的认识。让我印象深刻的是，在讲解梁的弯曲时，书中不仅展示了弯矩图的绘制方法，还深入分析了不同荷载组合下弯矩的变化规律，以及如何通过改变截面形状来减小弯曲应力。这种深入的分析，让我对结构的受力行为有了更全面的理解。而材料力学部分，在应力、应变分析的基础上，进一步探讨了材料在不同载荷下的行为。书中对胡克定律的讲解，不仅给出了普遍形式，还特别强调了其适用范围，避免了误用。此外，关于材料的疲劳和断裂等章节，虽然内容稍显复杂，但教材的处理方式依然细致入微，通过引入应力集中等概念，解释了材料在复杂应力状态下可能出现的失效模式。对于一些难点，比如扭转问题，书中提供了多种解法，并对比了各自的优缺点，这对于培养学生的解题思路和综合运用能力非常有益。总的来说，这本书在知识的组织和呈现方式上，都展现出了极高的专业性和教学水准，是一本非常值得推荐的工程力学教材。

评分☆☆☆☆☆

我拿到这本《工程力学（静力学与材料力学）》纯属偶然，当时正值期末复习，急需一本能够快速梳理知识点的参考书。没想到，这本书带给我的惊喜远超预期。在静力学部分，它不像一些理论性过强的书籍那样枯燥乏味，而是将复杂的概念用非常接地气的方式呈现出来。举个例子，在讲解力的合成与分解时，书中不仅仅给出了矢量加法的规则，还列举了生活中常见的例子，比如用绳子拉动重物时，绳子的拉力如何分解成水平和竖直方向的分力。这种贴近实际的讲解方式，极大地降低了学习门槛。而到了材料力学部分，这本书的优势更加明显。它没有直接丢给读者一堆复杂的公式，而是先详细解释了每个公式的物理意义，以及它是如何从基本原理推导出来的。这让我不再是死记硬背，而是真正理解了每个概念背后的逻辑。我尤其喜欢书中关于构件强度和刚度设计的章节，它不仅仅是告诉我们如何计算，更重要的是引导我们思考，在设计过程中需要考虑哪些因素，如何才能保证结构的安全性。很多细节的处理都非常到位，例如在讲解弯曲应力时，书中反复强调了中性轴的概念，并解释了为什么中性轴上的应力为零，这对于建立清晰的理解至关重要。这本书对于那些希望快速掌握工程力学核心概念，并且注重理论与实践相结合的学习者来说，绝对是一本不可多得的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对工程技术充满好奇的学习者，我一直渴望找到一本能够清晰、全面地讲解工程力学原理的教材。幸运的是，我发现了这本《工程力学（静力学与材料力学）》。在静力学部分，它巧妙地将抽象的力学概念与实际工程问题相结合。例如，在讲解力的投影概念时，书中就以实际的起重作业为例，说明了如何通过分解力的方向来确定绳子的受力。这种“学以致用”的教学方法，极大地激发了我学习的兴趣。而且，书中对于各种约束力和反力的分析，都十分细致，对于初学者来说，这是理解受力分析的关键。我记得在学习如何绘制内力图时，书中的步骤非常明确，结合丰富的例题，让我能够迅速掌握这一核心技能。而在材料力学部分，这本书更是让我领略到了材料在各种外力作用下所展现出的“韧性”与“脆弱”。它不仅仅罗列公式，而是通过讲解材料的微观结构如何影响宏观力学性能，来加深读者的理解。比如，在讲解塑性变形时，书中就形象地比喻为材料内部晶粒的滑移，这让我对材料的变形机制有了更深入的认识。对于梁的强度设计，书中不仅介绍了如何计算许用应力，还强调了安全系数的选择原则，这让我明白了工程设计不仅仅是理论计算，更包含了对未知风险的考量。这本书的价值在于，它不仅传授知识，更培养了解决问题的思维方式，让我受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

这本《工程力学（静力学与材料力学）》是我在大学一年级时购买的教材，当时对力学这门学科可以说是充满了未知和一丝畏惧。翻开书的第一页，我就被它严谨的排版和清晰的目录所吸引。静力学部分，从最基础的力、力矩概念，到复杂的刚体受力分析，再到杆件的轴力、剪力、弯矩图，作者都处理得恰到好处。每一章的理论讲解都辅以大量的例题，这些例题的选取非常有代表性，涵盖了各种实际工程中的应用场景，比如桥梁的结构分析、建筑物的受力计算等等。最让我印象深刻的是，书中的插图都非常精细，各种受力示意图、约束力的表示都十分直观，即使是一些抽象的概念，通过这些图示也能变得容易理解。而且，书中在讲解一些复杂理论时，并没有一味地堆砌公式，而是循序渐进地引导读者理解其推导过程和物理意义，这一点对于初学者来说至关重要。我还特别喜欢书后附带的习题，数量可观，难度梯度也比较合理，从基础巩固到综合运用，能够很好地检验学习效果。我记得有一次，我被一道静平衡的题目卡住了很久，最后翻到书后的解答，发现作者的解题思路非常巧妙，让我茅塞顿开，也学到了很多解题技巧。总的来说，静力学这部分内容，这本教材无疑是打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

当我的学习进入到材料力学阶段时，这本《工程力学（静力学与材料力学）》的价值更加凸显。相较于静力学，材料力学涉及的知识点更为深入和复杂，对数学工具的要求也更高。但令人欣慰的是，教材在这方面做得非常出色。它从应力、应变的基本概念入手，逐步过渡到材料的各种力学性能，如弹性模量、泊松比、屈服强度等。书中对材料在各种载荷作用下的变形和破坏的阐述，结合了大量的实验数据和理论分析，让这些抽象的概念变得具体可感。我记得有一章专门讲解了材料在受弯、受扭时的应力分布，作者通过绘制应力云图和剖面图，形象地展示了不同截面形状和受力方式下应力的变化规律，这对我理解材料的承载能力非常有帮助。此外，教材还详细介绍了各种强度理论和刚度条件，这些内容是进行结构设计和安全评估的关键。我尤其欣赏书中在处理梁的弯曲和轴的扭转这两个经典问题时的详尽分析，不仅给出了详细的计算公式，还深入剖析了公式的来源和适用范围，让我在应用时心中有数。总而言之，材料力学这部分内容的编写，充分体现了教材的专业性和严谨性，为我后续的学习和工程实践奠定了坚实的理论基础，它不仅仅是一本教材，更像是一位耐心指导的导师。